[發(fā)明專利]工業(yè)環(huán)境中基于改進(jìn)霍夫變換的扶梯梯級(jí)錯(cuò)齒對(duì)齊方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110309271.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113139933A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡海洋;厲澤品;李忠金;李前輝;魏澤豐;陳振輝;潘健;劉翰文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/168;G06T7/90
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.工業(yè)環(huán)境中基于改進(jìn)霍夫變換的扶梯梯級(jí)錯(cuò)齒對(duì)齊方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟(1)、實(shí)時(shí)獲取扶梯的每一階梯級(jí)圖像，并進(jìn)行噪聲去除；

步驟(2)、提取步驟(1)處理后圖像的梯級(jí)有色邊緣，對(duì)其進(jìn)行邊緣檢測(cè)；

(2-1)采用閾值算法對(duì)步驟(1)圖像進(jìn)行二值化處理，判斷步驟(1)處理后圖像是否存在梯級(jí)有色邊緣，若是則進(jìn)行步驟2-2，反之則跳轉(zhuǎn)至步驟(1)繼續(xù)獲取圖像；

(2-2)對(duì)步驟(1)處理后圖像進(jìn)行扶梯的梯級(jí)邊緣檢測(cè)，提取整個(gè)梯級(jí)輪廓；

(2-3)對(duì)步驟(2-2-2)輪廓圖利用改進(jìn)霍夫變換直線檢測(cè)算法提取當(dāng)前扶梯階梯的邊緣直線；具體如下：

(2-3-1)由于步驟(2-2-2)輪廓圖存在大量的邊緣點(diǎn)，因此這些邊緣點(diǎn)的直角坐標(biāo)(X,Y)在極坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)著許多條直線；極坐標(biāo)系下不同的直線存在交點(diǎn)(ρ,θ)，先判斷(ρ,θ)是否同時(shí)滿足公式(3)、(4)，如果滿足則對(duì)經(jīng)過(guò)交點(diǎn)的直線開(kāi)始計(jì)數(shù)，等經(jīng)過(guò)交點(diǎn)的直線的數(shù)量達(dá)到一定閾值時(shí)，即判定極坐標(biāo)系的交點(diǎn)(ρ,θ)為直角坐標(biāo)系下存在的邊緣直線；如果不滿足則直接去除(ρ,θ)；

ρ_lρρ_r 式(3)

θ_minθθ_max 式(4)

其中ρ_l為坐標(biāo)原點(diǎn)到直線的垂直距離最小的閾值；ρ_r為坐標(biāo)原點(diǎn)到直線的垂直距離最大的閾值；θ_min是直線的垂線與橫軸順時(shí)針?lè)较虻淖钚〉膴A角；θ_max是直線的垂線與橫軸順時(shí)針?lè)较虻淖畲蟮膴A角；

(2-3-2)將步驟(2-3-1)滿足條件的極坐標(biāo)(ρ,θ)通過(guò)式(5)轉(zhuǎn)化成直角坐標(biāo)系下(X′,Y’),(X″,Y”)；

(2-3-3)由上述坐標(biāo)(X′,Y′),(X”,Y”)構(gòu)成當(dāng)前扶梯梯級(jí)的邊緣直線坐標(biāo)點(diǎn)集合；

步驟(3)、判斷梯級(jí)是否發(fā)生偏移

以首個(gè)梯級(jí)檢測(cè)到的坐標(biāo)點(diǎn)集合為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)后續(xù)檢測(cè)到的梯級(jí)錯(cuò)齒所在直線的坐標(biāo)點(diǎn)集合進(jìn)行遍歷，得到兩個(gè)梯級(jí)坐標(biāo)點(diǎn)之間距離最小的值；通過(guò)像素和實(shí)際場(chǎng)景下距離的比例S，得到后續(xù)梯級(jí)較首個(gè)梯級(jí)實(shí)際場(chǎng)景下的偏移距離；同時(shí)將偏移距離進(jìn)行閾值比較，判定是否發(fā)生過(guò)大偏移；最后比較上述兩個(gè)梯級(jí)坐標(biāo)點(diǎn)的水平坐標(biāo)的大小，判定是左移還是右移。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)環(huán)境中基于改進(jìn)霍夫變換的扶梯梯級(jí)錯(cuò)齒對(duì)齊方法，其特征在于步驟(1)梯級(jí)圖像與實(shí)際環(huán)境的關(guān)系：

L_O＝SP_O 式(1)

其中P_O是圖像中像素P_O的大小；L_O是實(shí)際環(huán)境下P_O對(duì)應(yīng)的實(shí)際大小；S是實(shí)際環(huán)境距離大小與圖像像素值大小的比例。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)環(huán)境中基于改進(jìn)霍夫變換的扶梯梯級(jí)錯(cuò)齒對(duì)齊方法，其特征在于步驟(2-1)具體如下：

(2-1-1)將步驟(1)圖像轉(zhuǎn)換到HSV空間；

(2-1-2)通過(guò)閾值算法將上述圖像轉(zhuǎn)換為二值圖，其中梯級(jí)有色區(qū)域?yàn)?55，其余為0；

(2-1-3)在二值圖中設(shè)置九宮格，若九宮格中的255數(shù)值數(shù)量滿足公式(2)時(shí)則步驟(1)圖像保存，反之跳轉(zhuǎn)至步驟(1)繼續(xù)拍攝圖像；

sum(P_(x,y)＝255)≥V 式(2)

其中P_(x,y)為二值圖坐標(biāo)點(diǎn)為(X,Y)的像素值；V為觸發(fā)后續(xù)霍夫變換操作的九宮格設(shè)置的閾值；sum()為求和函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)環(huán)境中基于改進(jìn)霍夫變換的扶梯梯級(jí)錯(cuò)齒對(duì)齊方法，其特征在于步驟(2-2)具體如下：

(2-2-1)對(duì)步驟(1)處理后圖像利用邊緣檢測(cè)算法獲得初步輪廓圖；

(2-2-2)通過(guò)開(kāi)運(yùn)算對(duì)初步輪廓圖進(jìn)行圖像處理，具體是先對(duì)初步輪廓圖進(jìn)行腐蝕，去除不規(guī)整的物體邊界，再進(jìn)行膨脹，獲得二次處理后的輪廓圖，同時(shí)去除了物體周圍的噪聲。